接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢及其制造方法与流程

本发明涉及一种接触电阻低的聚合物燃料电池隔板用不锈钢及其制造方法，更详细地，涉及一种可以通过控制隔板表面的形状来增加与气体扩散层(gas diffusionlayer，gdl)的接触面积以确保低接触电阻的燃料电池隔板用不锈钢。

背景技术：

1、通常，燃料电池堆是由电解质、包含电极和gdl的膜电极组件(membraneelectrode assembly，mea)以及隔板组成的电池堆叠的形态。因此，隔板与gdl接触，接触电阻导致电池和燃料电池的性能降低，接触电阻是在隔板/gdl界面处产生的电阻。

2、这种隔板的接触电阻主要受两种影响。第一种是作为存在于金属隔板表面的氧化物层的钝化膜。钝化膜是可以确保高耐蚀性的方法，但在接触电阻方面是非导电性的氧化物层，因此厚度越薄越好。第二种影响接触电阻的是隔板与gdl的接触面积。重要的是隔板与gdl的实际接触面积，而不是隔板与gdl的表观接触面积。与隔板与gdl的表观面积不同，判断隔板与gdl的实际接触面积很大程度上受隔板和gdl的表面形状的影响，特别是存在于表面的微米单位以下的微细的表面形状将产生主要影响。如果隔板与gdl之间的实际接触面积较大，则接触电阻低，如果实际接触面积较小，则接触电阻呈较高趋势，因此，根据隔板表面形状的变更，降低接触电阻的效果也会发生变化。

3、长期以来，尝试通过调整表面形状来降低接触电阻，日本特开2002-270196号公报中，使用了由表面上形成凹凸的不锈钢形成的隔板，并且记载了重要的是表面粗糙度参数：中心线平均粗糙度(center line average surface roughness，ra)，即，算术平均粗糙度(arithmetic average surface roughness)优选为0.03-2μm。但是，即使是具有相似ra的不锈钢，也有接触电阻的差异不同的情况。因此，存在仅根据作二维(2d)表面参数的ra的范围，难以预测接触电阻的变化的缺点。

4、因此，为了大幅降低接触电阻，有必要了解接触面积和表面参数之间的关系，并且有必要规定实现可最大化与gdl的接触面积的表面形状且可代表其的表面参数。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、考虑到现有技术的局限性和问题，本发明的目的在于规定和提供一种作为燃料电池隔板材料的接触电阻低的不锈钢以及可代表其表面形状的表面粗糙度参数。

3、技术方案

4、根据本发明的一个实施方案的接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢以重量％计包含：c：超过0％且0.02％以下、n：超过0％且0.02％以下、si：超过0％且0.4％以下、mn：超过0％且0.3％以下、p：超过0％且0.04％以下、s：超过0％且0.02％以下、cr：15-34％、cu：超过0％且1％以下、ni：超过0％且小于0.4％、包含ti和nb中的一种以上且包含的元素的组成比为超过0％且0.5％以下、余量的fe以及其他不可避免的杂质，表面的至少一面满足0.05μm以上的三维算术平均粗糙度(sa)和5％以上的表面积增加比(展开界面面积比(developed interfacial area ratio)，sdr)。

5、根据本发明的另一个实施方案的制造接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢的方法包括以下步骤：对不锈钢进行热轧和冷轧以制造冷轧薄板，以重量％计，所述不锈钢包含：c：超过0％且0.02％以下、n：超过0％且0.02％以下、si：超过0％且0.4％以下、mn：超过0％且0.3％以下、p：超过0％且0.04％以下、s：超过0％且0.02％以下、cr：15-34％、cu：超过0％且1％以下、ni：超过0％且小于0.4％、包含ti和nb中的一种以上且包含的元素的组成比为超过0％且0.5％以下、余量的fe以及其他不可避免的杂质，表面的至少一面具有0.05μm以上的三维算术平均粗糙度(sa)和5％以上的表面积增加比(展开界面面积比，sdr)；以及将所述不锈钢冷轧薄板浸入酸溶液中。

6、发明效果

7、根据本发明的制造隔板的方法，在燃料电池环境中可以制造具有低接触电阻的隔板，而无需高价的涂覆工艺。

技术特征：

1.一种接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢，以重量％计，所述不锈钢包含：c：超过0％且0.02％以下、n：超过0％且0.02％以下、si：超过0％且0.4％以下、mn：超过0％且0.3％以下、p：超过0％且0.04％以下、s：超过0％且0.02％以下、cr：15-34％、cu：超过0％且1％以下、ni：超过0％且小于0.4％、包含ti和nb中的一种以上且包含的元素的组成比为超过0％且0.5％以下、余量的fe以及其他不可避免的杂质，

2.根据权利要求1所述的接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢，其中，所述不锈钢的接触电阻为10mω·cm2以下。

3.一种制造接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢的方法，其包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制造接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢的方法，其中，所述酸溶液包含盐酸或硫酸。

5.根据权利要求3所述的制造接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢的方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及燃料电池隔板用不锈钢及其制造方法，涉及作为燃料电池隔板材料的接触电阻低的不锈钢和可代表其表面形状的表面粗糙度参数的规定和提供，并且涉及其制造方法。具体地，本发明涉及接触电阻优异的燃料电池隔板用不锈钢及其制造方法，以重量％计，所述不锈钢包含：C：超过0％且0.02％以下、N：超过0％且0.02％以下、Si：超过0％且0.4％以下、Mn：超过0％且0.3％以下、P：超过0％且0.04％以下、S：超过0％且0.02％以下、Cr：15‑34％、Cu：超过0％且1％以下、Ni：超过0％且小于0.4％、包含Ti和Nb中的一种以上且包含的元素的组成比为超过0％且0.5％以下、余量的Fe以及其他不可避免的杂质，表面的至少一面具有0.05μm以上的三维算术平均粗糙度和5％以上的表面积增加比(展开界面面积比)。

技术研发人员：金光珉,金钟熙,徐辅晟
受保护的技术使用者：浦项股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17